GSM移动通信系统原理培训讲义

1、2002.1telecommunication servicesbearer serviceteleservicebasicbearerservicebasic bearer service +supplementary servicesbasic teleservicebasic teleservice +supplementaryservicetelecommunication service : 电信业务bearer service : 承载业务teleservice : 用户终端业务basic service : 基本业务supplementary service : 补充业务tegs

2、m plmnpossibletransitnetworkterminatingnetworkteleservicesbearer serviceste承载业务：它在某个接入点上提供用户所需的承载业务：它在某个接入点上提供用户所需的传送相应信号的能力。传送相应信号的能力。双向异步数据电路（双向异步数据电路（3003009600bps9600bps）双向同步数据电路（双向同步数据电路（120012009600bps9600bps）异步分组数据接入电路（异步分组数据接入电路（3003009600bps9600bps）双向同步分组数据（双向同步分组数据（240024009600bps9600bps）交

3、替语音和数据交替语音和数据数据后接语音业务数据后接语音业务gprsgprs业务业务用户终端业务：用户终端业务：是一种电信业务，它提供给用户包是一种电信业务，它提供给用户包括终端设备功能在内的各种必须功括终端设备功能在内的各种必须功能，使之能与其他用户通信。能，使之能与其他用户通信。电话业务电话业务紧急呼叫业务紧急呼叫业务数据通信数据通信短消息业务短消息业务移动被叫点对点短消息业务移动被叫点对点短消息业务移动主叫点对点短消息业务移动主叫点对点短消息业务广播型短消息业务广播型短消息业务语音和三类传真交替业务语音和三类传真交替业务自动三类传真业务自动三类传真业务用于补充或修改基本业务，以提供用户用于

4、补充或修改基本业务，以提供用户完整的业务完整的业务补充业务不能独立存在补充业务不能独立存在呼叫偏转（有被叫，实时前转）呼叫偏转（有被叫，实时前转）呼叫前转（无条件、遇忙、无应答、不可及）呼叫前转（无条件、遇忙、无应答、不可及）主叫号码识别主叫号码识别呼叫等待（被叫忙时，接收新业务）呼叫等待（被叫忙时，接收新业务）呼叫保持（保持当前呼叫，发起新呼叫）呼叫保持（保持当前呼叫，发起新呼叫）呼入呼出限制呼入呼出限制其它其它语音群呼叫（语音群呼叫（vgcsvgcs）话音广播业务（话音广播业务（vbsvbs）多用户特征（多用户特征（mspmsp）移动定位业务移动定位业务 pstnomcomcnmcomss

5、immemsbtsbtsbtsbtsbscbscaummscmscmscmscvlrvlrvlrvlrhlrhlraucauceireirbcefghdnssnssbssbssnss有关用户数据在gsm03.08中描述45mhz双工间隔基站发射频率基站接收频率2mhz保护频带960905890880872950935925917 915gsmtacs/gsmegsmetacs基站发射频率基站接收频率2mhz保护频带18801805178590mhz双工间隔1710dcs1800/um接口上的信息由各种无线逻辑信道承载msms基站um接口/无线逻辑信道类型：/控制信道/业务信道上行方向：移动台到

6、基站方向下行方向：基站到移动台方向/控制信道/广播控制信道(bcch)/公共控制信道(ccch)/专用控制信道(dcch)/频率校正信道(fcch)/同步信道(sch)/广播信道(bch)/随机接入信道(rach)/准许接入信道(agch)/寻呼信道(pch)/独立专用控制信道(sdcch)/快速随路控制信道(facch)/慢速随路控制信道(sacch)/业务信道(tch)/小区广播信道(cbch)/频率校正信道（fcch，下行信道，广播方式，每小区一个） 为了保证移动台和基站能够正确的接收对方的信息，必须保证移动台和基站的频率一致，即移动台的接收频率与基站的发射频率一致，移动台的发射频率和基

7、站的接收频率一致。在gsm系统中，由于一个基站要同时和若干移动台进行通信，因此采用主从同步方式，以基站的频率为基准，基站在频率校正信道上发送频率信息，移动台根据该信息调整自己的频率，保持自己的频率与基站同步。/同步信道（sch，下行信道，广播方式，每小区一个） 由于um接口采用tdma方式，为了保证移动台和基站能够正确的接收对方的信息，必须保证移动台和基站的时间基准一致。基站在同步信道上发送定时信息，移动台根据该信息调整自己的时间基准，保持自己的时间基准与基站同步。刚才最后一响，是北京时间一点整。基站的时间基准移动台a的时间基准移动台b的时间基准实际发送的是缩减帧号（rfn）和基站识别号（bs

8、ic）/广播信道（bcch，下行信道，广播方式） 通过在广播信道上广播系统消息1-4，将必要的网络参数通知移动台。/随机接入信道（rach，上行信道，多点对点方式） 该信道又称争抢信道。移动台首先通过该信道申请接入网络。由于同时可能有多个移动台会通过该信道申请接入网络，因此可能会发生碰撞。在该信道传递的信息有以下三个：1. 接入原因（主叫、被叫、位置更新等）2. 随机参考值3. 发送该消息的时刻（隐含）/准许接入信道（agch，下行信道，点对多点方式） 网络通过该信道对移动台在rach上提出的接入申请进行初步确认，若为正确认，则分配一个（独立专用控制）信道给移动台，以便进行进一步确认。在该信道

9、传递的信息有以下两个：1. 接入申请中的接入原因、随机参考值和该消息发送的时刻2. 对独立专用控制信道的描述（该信道所在绝对载频号、时隙号、子信道号等）/寻呼信道（pch，下行信道，点对多点方式） 该信道用于网络发送寻呼消息，以通知被叫移动台启动寻呼流程。在该信道传递的信息有以下三个：1. 被寻呼的移动台身份识别号2. 寻呼模式3. 寻呼流程需要何种信道/独立专用控制信道（sdcch，双向信道，点对点方式） 该信道主要用于在网络和移动台间传送用于呼叫接续所需要的信令。/快速随路控制信道（facch，双向信道，点对点方式） 该信道主要用于在通话过程中在网络和移动台间传送信令。该信道实际上是临时借

10、用tch信道。/慢速随路控制信道（sacch，双向信道，点对点方式） 该信道主要用于传送一些辅助信息。该信道始终与sdcch或tch伴随在一起。对于下行信道而言，主要传送：功率控制命令时间调整命令必要的网络参数（通过系统消息如系统消息5和6，由于移动台在非空闲模式下无法接收系统消息，为使移动台及时了解网络参数的改变）。对于上行信道而言，主要传送测量报告（用于提供功率控制和切换所必须的信息）实际使用的发射功率、实际使用的时间调整量/业务信道（tch，双向信道，点对点方式） 该信道主要在网络和移动台间传送业务（包括话音、数据等）。/移动台使用信道的顺序搜寻网络时，寻找bcch空闲状态，监听bch和

11、pch需要与网络通信时，在rach上发送信道请求监听agch，若收到确认信息，则转入分配的sdcch+sacch，当与网络完成接续等信令后，则转入网络分配的tch+facch+sacch，完成业务通信后，回到空闲状态/所谓物理信道，是指一个时隙（约577us，156.25个比特）。/所谓逻辑信道，是指gsm04.03中描述的信道。/所谓逻辑信道到物理信道的映射，是指一个物理信道（时隙）要承载若干逻辑信道。只有一些特定的逻辑信道才能组合在一起（信道组合），在一个物理信道上承载。这些逻辑信道必须根据某种规则复用在一个物理信道上，这种规则是建立在tdma帧结构上的。204720462101个超高帧2

12、048个超帧012345671个帧8个时隙0252410504911个复帧26个帧1个复帧51个帧0504910252411个超帧51个复帧1个超帧26个复帧 正 常 突 发（nb） 频 率 突 发（fb） 同 步 突 发（sb） 接 入 突 发（ab） 假 突 发（db）时隙长度为156.25比特，保护段8.25比特尾比特：3比特，000尾比特 信息比特 训练序列 信息比特 尾比特尾比特 全0码 尾比特尾比特 信息比特 扩展训练序列 信息比特 尾比特尾比特 训练序列 信息比特 尾比特 保护段尾比特 填充比特 尾比特 正 常 突 发（nb）尾比特 信息比特 hl 训练序列 hu 信息比特 尾比

13、特 保护段 3 + 57 +1 + 26 +1 + 57 + 3 + 8.25 =156.25尾比特：0,0,0训练序列：tsc=0：0,0,1,0,0,1,0,1,1,1,0,0,0,0,1,0,0,0,1,0,0,1,0,1,1,1tsc=1: 0,0,1,0,1,1,0,1,1,1,0,1,1,1,1,0,0,0,1,0,1,1,0,1,1,1tsc=2: 0,1,0,0,0,0,1,1,1,0,1,1,1,0,1,0,0,1,0,0,0,0,1,1,1,0tsc=3: 0,1,0,0,0,1,1,1,1,0,1,1,0,1,0,0,0,1,0,0,0,1,1,1,1,0tsc=4: 0

14、,0,0,1,1,0,1,0,1,1,1,0,0,1,0,0,0,0,0,1,1,0,1,0,1,1tsc=5: 0,1,0,0,1,1,1,0,1,01,1,0,0,0,0,0,1,0,0,1,1,1,0,1,0tsc=6: 1,0,1,0,0,1,1,1,1,1,0,1,1,0,0,0,1,0,1,0,0,1,1,1,1,1tsc=7: 1,1,1,0,1,1,1,1,0,0,0,1,0,0,1,0,1,1,1,0,1,1,1,1,0,0信息比特：116个i) tch/f + facch/f + sacch/fii) tch/h(0,1) + facch/h(0,1) + sacch/th

15、(0,1)iii) tch/h(0,0) + facch/h(0,1) + sacch/th(0,1) + tch/h(1,1)iv) fcch + sch + bcch + ccch（只允许映射在时隙0，每小区只能有一个，含该信道组合的载频称c0载频，又称bcch载频）v) fcch + sch + bcch + ccch + sdcch/4 + sacch/c4（只允许映射在时隙0，每小区只能有一个，含该信道组合的载频称c0载频，又称bcch载频）vi) bcch + ccchvii) sdcch/8 + sacch/c8ccch = pch + rach + agch信道组合iv和v只能

16、二者选其一f s b b b b c0 c0 c0c0 f s c1c1c1 c1 c2c2c2 c2 f s c3 c3c3 c3c4 c4 c4c4 f s c5 c5c5 c5c6 c6c6 c6 f s c7c7 c7c7c8 c8c8 c8 ifcchschbcchccch(下行)f：fcchs：schb：bcchc: ccch（pch+agch）i：idle 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 2526 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 4

17、1 42 43 44 45 46 47 48 49 500 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7r r r r r r r r r r r r r r r r r r r r r r r r r rr r r r r r r r r r r r r r r r r r r r r r r r rfcchschbcchccch(上行)r：rach 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 2526 2

18、7 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 500 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7f s b b b b c0 c0 c0 c0 f s c1 c1 c1 c1 c2 c2 c2 c2 f s d0 d0 d0 d0 d1 d1 d1 d1 f s d2 d2 d2 d2 d3 d3 d3 d3 f s a0 a0 a0 a0 a1 a1 a1 a1 ifcch+sch+bcch+ccch

19、+sdcch/4sacch/c4（下行）f:fcch s:sch b:bcch c:ccch(pch+agch) d:sdcch a:sacch i:idle 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 2526 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 767

20、7 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101f s b b b b c0 c0 c0 c0 f s c1 c1 c1 c1 c2 c2 c2 c2 f s d0 d0 d0 d0 d1 d1 d1 d1 f s d2 d2 d2 d2 d3 d3 d3 d3 f s a2 a2 a2 a2 a3 a3 a3 a3 id3 d3 d3 d3 r r a2 a2 a2 a2 a3 a3 a3 a3 r r r r r r r r r r r rr r r r r r r r r r r d0

21、d0 d0 d0 d1 d1 d1 d1 r r d2 d2 d2 d2fcch+sch+bcch+ccch+sdcch/4sacch/c4（上行）d:sdcch a:sacch r:rach 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 2526 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 7

22、1 72 73 74 75 7677 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101d3 d3 d3 d3 r r a0 a0 a0 a0 a1 a1 a1 a1 r r r r r r r r r r r rr r r r r r r r r r r d0 d0 d0 d0 d1 d1 d1 d1 r r d2 d2 d2 d2t t t t t t t t t t t t a0 t t t t t t t t t t t t it t t t t t t t t t t t a1 t t t

23、 t t t t t t t t t it t t t t t t t t t t t a2 t t t t t t t t t t t t it t t t t t t t t t t t a3 t t t t t t t t t t t t it:tch或facch a:sacch i:idletch/ffacch/f+sacch/f（上行、下行结构相同）,时隙0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 2526 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41

24、 42 43 44 45 46 47 48 49 50 5152 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 7778 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100101102103d0 d0 d0 d0 d1 d1 d1 d1 d2 d2 d2 d2 d3 d3 d3 d3 d4 d4 d4 d4 d5 d5 d5 d5 d6 d6d6 d6 d7 d7 d7 d7 a0 a0 a0 a0 a1 a1 a1

25、 a1 a2 a2 a2 a2 a3 a3 a3 a3 i i isdcch/8sacch/c8（下行）d:sdcch a:sacch i:idled0 d0 d0 d0 d1 d1 d1 d1 d2 d2 d2 d2 d3 d3 d3 d3 d4 d4 d4 d4 d5 d5 d5 d5 d6 d6d6 d6 d7 d7 d7 d7 a4 a4 a4 a4 a5 a5 a5 a5 a6 a6 a6 a6 a7 a7 a7 a7 i i i 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 2526 27 28 2

26、9 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 7677 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101a5 a5 a5 a5 a6 a6 a6 a6 a7 a7 a7 a7 i i i d0 d0 d0 d0 d1 d1 d1 d1 d2 d2 d2d2 d3 d3

27、 d3 d3 d4 d4 d4 d4 d5 d5 d5 d5 d6 d6 d6 d6 d7 d7 d7 d7 a0 a0 a0 a0sdcch/8sacch/c8（上行）d:sdcch a:sacch i:idlea1 a1 a1 a1 a2 a2 a2 a2 a3 a3 a3 a3 i i i d0 d0 d0 d0 d1 d1 d1 d1 d2 d2 d2d2 d3 d3 d3 d3 d4 d4 d4 d4 d5 d5 d5 d5 d6 d6 d6 d6 d7 d7 d7 d7 a4 a4 a4 a4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

28、18 19 20 21 22 23 24 2526 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 7677 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101信道组合4：有9个ccch块信道组合5：有3个ccch块ccch_config 可用于准许接入的块

29、 bs_ag_blks_res 每51帧中的寻呼块数 可用于寻呼的块信道组合4 c0,c1.c8 0 9 c0,c1.c8 1 8 c1,c2,.c8 2 7 c2,c3.c8 3 6 c3,c4,c5,c6,c7,c8 4 5 c4,c5,c6,c7,c8 5 4 c5,c6,c7,c8 6 3 c6,c7,c8 7 2 c7,c8信道组合5 c0,c1,c2 0 3 c0,c1,c2 1 2 c1,c2 2 1 c2 寻呼组的计算公式：0 12 34 50 12 3bs_cc_chans=1,信道组合5,bs_ag_blks_res=1,bs_pa_mfrms=351帧复帧51帧复帧51帧

30、复帧51帧复帧51帧复帧寻呼复帧寻呼复帧寻呼组12-15 16-19 63-66 67-70 114-117 118-121 165-168 169-172 216-219 220-223 帧号mccmnclaccilaicgimcc: mobile country codemnc: mobile network codelac: location area codeci : cell identificationlai: location identificatoincgi: cell global identificationnccbccbsicncc: network colour co

31、debcc:base station colour codebsic:base staion identification code 移动台收到sch后，即认为已同步于该小区。但为了正确地译出下行公共信令信道上的信息，移动台还必须知道公共信令信道所采用的训练序列码（tsc）。按照gsm规范的规定，训练序列码有八种固定的格式，分别用序号07表示。每个小区的公共信令信道所采用的tsc序列号由该小区的bcc决定。因此：bsic的作用之一是通知移动台本小区公共信令信道所采用的训练序列号。由于bsic参与了随机接入信道（rach）的译码过程，因此它可以用来避免基站将移动台发往相邻小区的rach误译为本小

32、区的接入信道。当移动台在连接模式下（通话过程中），它必须根据bcch上有关邻区表的规定，对邻区bcch载频的电平进行测量并报告给基站。同时在上行的测量报告中对每一个频率点，移动台必须给出它所测量到的该载频的bsic。当在某种特定的环境下，即某小区的邻区中包含两个或两个以上的小区采用相同的bcch载频时，基站可以依靠bsic来区分这些小区，从而避免错误的切换，甚至切换失败。移动台在连接模式下（通话过程中）必须测量邻区的信号，并将测量结果报告给网络。由于移动台每次发送的测量报告中只能包含六个邻区的内容，因此必须控制移动台仅报告与当前小区确实有切换关系的小区情况。bsic中的高三位（即ncc）用于实

33、现上述目的。网络运营者可以通过广播参数允许的ncc控制移动台只报告ncc在允许范围内的邻区情况。c cb ba ae ed dd df f msc/vlr bss msrn imsi msrn msisdn hlrgmscmccmncmsin国内移动用户识别码国际移动用户识别码ccmacsn国内有效移动用户isdn号码国际移动用户isdn/rfn：reduce frame number，缩减帧号/fn：0 2651 2048-1（2715647，约3小时29分）/rfn由t1、t2、t3组成t1=fn/（26 51）t2=fn mod 26t3=fn mod 51 t3=(t3-1)/10/d

34、bm：p(dbm)=10lgp(mw)/rxlev:0信号强度小于-110dbm1信号强度在-110dbm和-109dbm之间2信号强度在-109dbm和-108dbm之间n信号强度在(-111+n)dbm和(-110dbm+n)之间63信号强度大于-48dbm/接收灵敏度：-104dbm/-102dbm/c/i：载(波)干(扰)比，即载波的信号电平(dbm)减去干扰的信号电平(dbm)/按照gsm规范，c/i9db/ta：time adjust，时间调整量，是指移动台信号到达基站的实际时间和假设该移动台与基站距离为0时移动台信号到达基站的时间的差值。基站对移动台信号到达的时间始终进行监控，根

35、据到达时间的变化在下行的sacch发ta命令。ta/2ta/2bts发ms收/发bts收时间调整后bts收short burst/power control level：功率控制等级，动态功率控制功能使用。 gsm 900power control level output power(dbm)0-239337n39-(n-2)*218719-315 gsm 1800power control level output power(dbm)29363034030n30-n*214215-280/ber：bit error rate，误比特率，在信道译码纠错前估计的数字/fer：frame er

36、ase rate，帧擦除率，又称误帧率，所谓擦除帧或误（坏）帧是指一个话音帧在经过译码纠错后，crc校验错误。/rxquality：0-7级，根据ber的范围而确定0级ber0.2%1级0.2%ber0.4%2级0.4%ber0.8%3级0.8%ber1.6%4级1.6%ber3.2%5级3.2%ber6.4%6级6.4%ber0 c1 = rxlev - rxlev_access_min - max ( ms_txpwr_max_cch - p), 0)c2 = c1 + cell_reselect_offset - temporary_offset * h(penalty_time - t)当penalty_time不等于11111时h(x) = 0 x 0c2 = c1 - cell_reselect_offset当penalty_time等于11111时上下链路平衡示意上下链路平衡示意cell acell bcell a : 宏蜂窝cell b : 微蜂窝位置区相同吗？小区禁止限制小区接入禁止小区选择优先级小区重选状态00正常正常01禁止禁止